(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流通方向に平行な複数の隔壁によって仕切られることにより、ガス流通方向に長い複数のセルを有するハニカム形触媒エレメントをマトリックス状に集積して、上下が貫通したケースに収めたパレットを水平方向に複数配置して、パレット単位層となし、更に該パレット単位層を離隔して垂直方向に多層配置した、排ガス処理触媒パレット群と、垂直方向に被処理ガスが流入し、該排ガス処理触媒パレット群の各ハニカム形触媒エレメントを通過して処理されたガスが流出可能な出入り口を有する排ガス処理触媒パレット群のハウジングを含む構造体とからなる、排ガス処理装置であって、排ガス処理触媒パレット群のハウジングを含む構造体は該パレットを移動可能に支持するガイド手段を備え、該パレットには該ガイド手段と滑動可能な、パレット左右に備えられた橇部を有し、更にハウジングとその縁を当接しているパレット前後に備えられたフランジ部を有することを特徴とするハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置。
【請求項２】
前記橇部は前記ガイド手段との接触摺動部でガスシール機能を有し、前記フランジ部はその縁を当接しているハウジングのシール部とでガスシール機能を有することを特徴とする請求項１記載のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置。
【請求項３】
前記パレットに集積したハニカム形触媒エレメントが、長手方向で複数に分断されて触媒ユニットを形成し、該触媒ユニットが一定間隔を保有して上下方向に配置されていることを特徴とする請求項１若しくは２記載のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置。
【請求項４】
前記パレットは、集積したハニカム形触媒エレメントを上下が貫通したケースに収納した積み重ねることが出きる複数の触媒ユニットと、触媒エレメントを支えるための触媒ユニット底部に設けられた触媒エレメント支持手段と、触媒ユニット間隔を保つためのスペーサと、触媒ユニットを定位置に固定して積み重ねるための案内固定手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３何れかの項記載のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置。
【請求項５】
前記スペーサは触媒ユニットのケースを形成する縦方向の壁の上部が延在してなることを特徴とする請求項４記載のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置。
【請求項６】
前記スペーサは触媒ユニット間隔を可変に設定するための可変ストッパーを有することを特徴とする請求項４若しくは５記載のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、有害ガス成分を含有し、ハニカム触媒充填パレットを有する排ガスの処理装置に関わる。更に詳しくはディーゼルエンジン排ガス、各種焼却炉、焼成炉、反応炉から排出ガスの有害ガス成分を触媒により分解若しくは酸化して無害化処理をする排ガスの処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の健康を守り、地球の環境を良好に保つために、産業活動で排出する有害物質を極力削減することは、重要且つ必須の技術である。そこで、ディーゼルエンジン排ガス、各種焼却炉、焼成炉、反応炉など大型の設備から排出するガスを据え置き型の触媒反応器に通すことにより、有害ガス成分を分解若しくは酸化除去してから排出する手段が取られている。
【０００３】
そのような排ガス処理装置は排出ガス量が大きいので、膨大な触媒面積を必要とするため、装置規模が大きくなる。従って触媒の装填の方法若しくは装填構造によっては、例えば大きな圧力損失を生じたり、触媒層流通パスを大きく取っても、反応率に限界を生じたり、被処理ガスの流通が均質・有効に行なわれなかったり、触媒の反応器への装填や劣化触媒の交換に莫大な時間と労力が必要であったりする問題が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので、有害ガス成分を処理する定置型の排ガス処理装置において、排ガスの処理装置通過圧力損失の低い、被処理ガスの流通が筒抜け短絡することがなく触媒層中への流通が均質・有効に行なわれ、総合触媒層流通長が同一であっても従来より反応率が高く、触媒の反応器への充填や劣化触媒の交換に極めて至便性の高い、ハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置は、ガス流通方向に平行な複数の隔壁によって仕切られることにより、断面多角形でガス流通方向に長い複数のセルを有するハニカム形触媒エレメントをマトリックス状に集積して、上下が貫通したケースに収めたパレットを水平方向に複数配置して、パレット単位層となし、更に該パレット単位層を離隔して垂直方向に多層配置した、排ガス処理触媒パレット群と、垂直方向に被処理ガスが流入し、該排ガス処理触媒パレット群の各ハニカム形触媒エレメントを通過して処理されたガスが流出可能な出入り口を有する排ガス処理触媒パレット群のハウジングを含む構造体とからなる、排ガス処理装置であって、排ガス処理触媒パレット群のハウジングを含む構造体は該パレットを移動可能に支持するガイド手段を備え、該パレットには該ガイド手段と滑動可能な、パレット左右に備えられた橇部を有し、更にハウジングとその縁を当接しているパレット前後に備えられたフランジ部を有することを特徴とする。
【０００６】
触媒充填塔型の反応器の触媒充填構造としては、例えばペレット状、粒状触媒を適切な密度で充填したり、触媒自体を連通気泡型多孔質構造のブロックとしたり、繊維状もしくは織布状触媒を適切な密度で充填したりされているが、ガス流通速度の大きい装置の場合や、触媒表面での反応物質で触媒が膨脹・膨潤したりする条件の場合、圧力損失の高い充填塔となり好ましくないので、ガス流通にとって抵抗となるようなガス流通方向に垂直な面成分を極力少なくし、且つ反応表面積を大きく取れる構造であるところの、ガス流通方向に平行な複数の隔壁によって仕切られることにより、断面多角形でガス流通方向に長い複数のセルを有するハニカム形触媒エレメントを用いるのが好ましい。
【０００７】
図２はこのハニカム形触媒エレメントの一例を説明したもので、角柱状の触媒エレメント１０１及び隔壁２０１は触媒機能のある材質で構成されており、図示のような例では、互いに直交する垂直な多数の隔壁によって、複数のセル２０２が形成されている。被処理ガスはこのエレメントを上下方向に通過する間に、セル壁面の触媒により反応する。
【０００８】
しかも、充填の構造としてはこの単位エレメントをマトリックス状に集積したものを触媒ユニットとして一旦ケースに収めモジュール化して扱えば装置の組み立て、補修に簡便である。図１（Ｂ）はこれを説明したもので、触媒エレメント１０１をマトリックス状に集積し隣接するエレメント間には、図示していない耐熱性のパッキングでシールし、エレメント間を被処理ガスが抜けて短絡しない様にして、触媒ユニット１０２としている。触媒ユニットは１０２本図には図示していない上下貫通したケースに納められ、パレット１０３を形成する。
【０００９】
上下貫通したケースに納めた例を図３（Ａ）（Ｂ）に示す。図３（Ａ）において、側板は耐熱性の板材（通常金属板）で構成し、底は触媒エレメント支持手段３０１を備える。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように該支持手段の交差点にエレメント１０１の中心をのせ、隣接エレメント間には耐熱性パッキング３０２でシールしエレメント間を被処理ガスが筒抜けないように構成する。
【００１０】
図１（Ａ）は本発明の装置全体を説明したもので、前記パレット１０３を水平方向に複数配置して、パレット単位層１０４とし、該単位層を垂直方向に多層配置して排ガス処理パレット群１０５としている。排ガス処理パレット群１０５はこれを覆って排ガス処理パレット群にのみ排ガスを導入させるべきハウジング構造体のハウジング１０６によって囲繞されており、ハウジング１０６は排ガスの上下の流通出入り口１０７、１０８を有する。なおハウジング構造体はハウジングの覆い板の他、ここには図示していないが覆い板を支えたり、排ガス処理パレット群を支える骨組みとなる構造も含む。
【００１１】
一方、前記ハウジングを含む構造体は前記パレットを移動可能に支持するガイド手段を備え、該パレットには該ガイド手段と滑動可能な橇部を有するところの例を図５に示している。即ち、図７でハウジング１０６若しくはハウジング構造体に前記ガイド手段４０１を備え複数（３個）のパレット１０３にはそれぞれ該ガイド手段と滑動可能な橇部４０２を備えている。これによって、重量物であるパレットの装置への出し入れをパレット単位で簡便に行うことができ、組み立てやメインテナンスに時間や労力がかからない。
【００１２】
更に本発明のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置は、前記橇部が前記ガイド手段との接触摺動部でガスシール機能を有し、前記フランジ部がその縁を当接しているハウジングのシール部とでガスシール機能を有することを特徴とする。
【００１３】
これを図７の例で説明すると、ハウジング１０６の中を通過するガスがパレット内部の触媒層を通過せず、パレット１０３の間を筒抜けして短絡しないためにはガイド手段４０１と橇部４０２との接触摺動部で気密である必要がある。これによりパレット左右の気密は保たれるわけである。これを達成する手段としては特に限定しないが、必ずしも耐熱性パッキングを介在させる必要もなく、接触摺動部のメタルタッチの仕上げ精度を適切なものとすることにより達成可能である。そして、パレット前後の気密の保持を図５及び図６で説明すると、パレットに設けられた前後のフランジ部４０４−１、４０５−１をハウジングのシール部４１０、４０９に当接させて達成することができる。
【００１４】
図４は前記パレットの詳細な例であって、パレット１０３はケース測板４０６と、ケース前板４０４と、ケース後板４０５をそれぞれボルト締めし、図示していない底部分に取りつけた触媒エレメント支持手段とでケース３０３が構成されている。該ケース３０３には触媒エレメント１０１の複数がマトリックス状に充填されており、隣接する触媒エレメント間は耐熱性パッキング３０２などでシールされている。底部にはパレットの橇部４０２を備えており、ハウジング構造体の方に取りつけられたガイド手段４０１に当接し、移動可能に支持されている。
【００１５】
図５は図４に示すパレットの組立図の一例である。図５（Ａ）に示す、前述したケース３０３の下面から図５（Ｂ）部に図示の橇部４０２、前後のフランジ部４０４−１、４０５−１からなる枠をボルト締めしてパレットが完成し、ハウジング構造に設けられたガイド手段４０１にはめ込まれる。
【００１６】
図６はハウジング構造にパレットを設置した一例の横面断面図であって、パレット前後面のシール状態を説明するものである。ハウジング１０６に設けられたパレット取り出し口扉の断熱材兼シール部にパレット前フランジ４０４−１が、ハウジング１０６に設けられたシール部４１０にパレット後フランジ４０５−１が当接されて、シールを完成している。これにより、ガス流れの左右前後がシールされ、すべての流れは触媒層を通過することになる。
【００１７】
更に本発明のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置は前記パレットに集積したハニカム形触媒エレメントが、長手方向で複数に分断されて触媒ユニットを形成し、該触媒ユニットが一定間隔を保有して上下方向に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
有害ガス成分が触媒セル中を通過して、通過方向に平行な触媒壁と反応する過程を考慮すると、見かけの反応の速さは本質的な触媒関与の反応速度の他に触媒壁垂直方向の有害成分その他物質の物質移動速度、換言すれば拡散速度に依存する。この拡散速度は一定ではなく条件によって変動するので、あたかも仮想的な厚みを有する境膜が存在して、その境膜を通過しなければ反応点に到達せず、条件によってその厚みが換わる如き考え方をすると工学的な扱いに便利な場合がある。本発明の関係するこの種の触媒反応では、セル内を触媒壁に沿ってガスが通過する距離が長くなればなるほど増加的にその境膜厚さ（又は境膜抵抗）が増大することが発見されている。換言すれば、ガスが通過する距離が長くなればなるほど見かけの反応速度は低くなり、有効通過距離あたりの反応率は低下し、効率が悪くなる。この原理に基づいて、本発明者等はハニカム触媒の壁に平行なガス通過長を限定して、断続しているハニカム型触媒の発明を特願平１１−２２３９０６で出願した。本発明はこの未公開先願技術の更に具体的な装置構造を含むものである。
【００１９】
即ち、断続の方法として例えば前記パレットの寸法に於ける高さを低い（適切な高さの）ものとして極めて多段の構造の装置とすることも可能であるが、かえって構造としても取り扱いとしても複雑なものになる。そこで本発明ではパレット内で長手方向の短いハニカム形触媒エレメントを集積して触媒ユニットとし、該触媒ユニットを一定間隔を保有して上下方向に配置することでパレット内でエレメントが縦方向複数に分断された状態となり、取り扱いに適当なサイズのパレットでありながら、１つ１つのエレメント、延いてはセルのガス通過長は限定されたものとなる。
【００２０】
更に詳しくは、本発明のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置は前記パレットが、集積したハニカム形触媒エレメントを上下が貫通したケースに収納した積み重ねることが出きる複数の触媒ユニットと、触媒エレメントを支えるための触媒ユニット底部に設けられた触媒エレメント支持手段と、触媒ユニット間隔を保つためのスペーサと、触媒ユニットを定位置に固定して積み重ねるための案内固定手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
更に本発明のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置は前記スペーサは触媒ユニットのケースを形成する縦方向の壁の上部が延在してなることを特徴とする。即ちケース器壁の一部をスペーサに兼ねることも可能である。
【００２２】
更に本発明のハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置は前記スペーサは触媒ユニット間隔を可変に設定するための可変ストッパーを有することを特徴とする。これにより、間隔を自在に変更して最適な条件に設定できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
前記解決手段の説明において、例示もしながら説明したが、以下に図面を参照しつつ、本発明における更に細部の実施形態を例示的に説明する。但し本実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は特に特定的な記載が無い限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２４】
（実施例１）図８、図９は本発明の第１の実施例を示す図である。図８において、所望の長さのハニカム形触媒エレメント１０１を集積して上下が貫通し、上部にスペーサ６０３を備えたケース３０３に収納した触媒ユニット６０１の複数個を多段に積み上げて１つのパレットを構成することにより、一パレット内で上下方向に分割した触媒エレメントを有するモジュールとすることができる。各々の触媒ユニット６０１は案内固定手段６０４で多段階に積み上げ固定されるようになっている。更に上下貫通した状態でケースに触媒エレメント１０１を収納するには、ケースの底を例えば図９（Ａ）、（Ｂ）に示した触媒支持手段にすればよい。図９（Ａ）ではフラットバー７０２が横方向に、必要本数その両端を左右のケースの側板に図示の溶接個所７０４で溶接され、棒材７０３が前後方向に、必要本数前後の測板に図示の溶接個所７０４で溶接され、フラットバーと棒材の交点は図示のように棒材がフラットバーに埋め込まれている。
【００２５】
また図９（Ｂ）では触媒支持手段が単純なメッシュで構成されている例を示す。また、案内固定手段は図９（Ａ）の６０４のほか、７０１の構造のものでもよい。
【００２６】
（実施例２）触媒間隔はケースの向かい合う二つの壁が上方に延在して上段のケースと間隔を保って設置する方法に加えて、図１０（Ａ）に示す本実施例のように案内固定手段６０４の反対位置にボルト締め８０３した板材との間に所望の高さの板材を挟みこんだ形のスペーサ８０１にすれば、ボルト位置や挟みこむ板材の高さを変更することにより、容易に間隔の調整をすることが可能である。
【００２７】
（実施例３）前例のように挟みこまず、図１０（Ｂ）のように単一の板材からなるスペーサ８０２を案内固定手段６０４にボルト締め（８０３）し、孔位置若しくは板材高さで調節することも可能である。
【００２８】
（実施例４）更に前実施例２において、図１１に示すようにボルト締めを溶接に置換えたスペーサ９０１も可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明により、有害ガス成分を処理する定置型の排ガス処理装置において、排ガスの処理装置通過圧力損失の低い、被処理ガスの流通が筒抜け短絡することがなく触媒層中への流通が均質・有効に行なわれ、総合触媒層流通長が同一であっても従来より反応率が高く、触媒の反応器への充填や劣化触媒の交換に極めて至便性の高い、ハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置の提供を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ハニカム触媒充填パレットを有する排ガス処理装置の概要図
【図２】  触媒エレメントの概要図
【図３】  触媒エレメントをケースに収納してパレットを構成したところを説明した概要図
【図４】  パレットの詳細構造を説明した概要図
【図５】  パレットの組み立てを説明した概要図
【図６】  パレットをハウジングに設置した横面断面図
【図７】  パレット単位層をハウジングに設置した正面断面図
【図８】  分断した触媒エレメントをケースに収納してパレットを構成したところを説明した概要図
【図９】  ケースの触媒支持手段等を説明する概要図
【図１０】  可変ストッパーの二つの例を示す概要図
【図１１】  可変ストッパーの他の一つの例を示す概要図
【符号の説明】
１０１    触媒エレメント
１０２    触媒ユニット
１０３    パレット
１０４    パレット単位層
１０５    排ガス処理パレット群
１０６    ハウジング構造体のハウジング
１０７    排ガス入口
１０８    処理ガス出口
１０９    排ガス
２０１    隔壁
２０２    セル
３０１    触媒エレメント支持手段
３０２    パッキング
３０３    ケース
４０１    ハウジング構造体のガイド手段
４０２    パレットの橇部
４０４    ケース前板
４０４−１パレット前フランジ
４０５    ケース後板
４０５−１パレット後フランジ
４０６    ケース測板
４０９    断熱材兼シール部
４１０    シール部
４１１    取り出し口扉
６００    ガス流れ
６０１    上下方向に分断された触媒ユニット
６０２    分断間隔
６０３    スペーサ
６０４    案内固定手段
７０１    案内固定手段の他の例
７０２    フラットバー
７０３    棒材
７０４    溶接個所
７０５    メッシュ
８０１    スペーサ
８０２    スペーサ
８０３    ボルト締め
９０１    スペーサ
【図１】
0004535416.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004535416.tif 000008
【図８】
0004535416.tif 000009
【図９】
0004535416.tif 000010
【図１０】
0004535416.tif 000011
【図１１】
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